EP4382871B1 - Drehgeber - Google Patents
DrehgeberInfo
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- EP4382871B1 EP4382871B1 EP23213680.4A EP23213680A EP4382871B1 EP 4382871 B1 EP4382871 B1 EP 4382871B1 EP 23213680 A EP23213680 A EP 23213680A EP 4382871 B1 EP4382871 B1 EP 4382871B1
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Definitions
- Rotary encoders are sensors for angles of rotation and are used to measure the rotational or displacement movements of two components relative to each other.
- Rotary encoders are used in a variety of ways in motor vehicles, construction and agricultural machinery, and special-purpose machinery, for example, to determine the position of a wishbone, a pedal position, or the tilt angle of an excavator bucket.
- the US 6 124 710 A discloses a device comprising: a housing dimensioned to be coupled to a motor housing, wherein the Housing having a hole; coupling means extending from the interior of the housing through the hole for connecting the device to a motor shaft; a first disc-shaped pole piece attached to an inner surface of the housing such that a hole in the first disc-shaped pole piece is aligned with the hole in the housing; a disc-shaped magnet attached to the coupling means within the housing, a surface of the disc-shaped magnet having an alternating polarity; a second disc-shaped pole piece attached to the coupling means and located between the coupling means and the disc-shaped magnet, the first and second disc-shaped pole pieces forming a magnetic path; and a Hall-effect device attached to the housing, the Hall-effect device being disposed between the first disc-shaped pole piece and the disc-shaped magnet, the Hall-effect device sensing the alternating polarity on the surface of the disc-shaped magnet as the coupling means rotates.
- the DE 101 56 730 A1 discloses a non-contact displacement detection device comprising a permanent magnet attached to a rotating member (8, 9), a sensor part attached to a non-rotating member, which detects a displacement of a detected object connected to a shaft.
- the non-contact displacement detection device includes a housing for rotatably supporting the rotary member and limiting movement of the rotary member in an axial direction, and a holder for contacting the rotary member at one of the plurality of contact points and limiting other movement of the rotary member in the axial direction.
- the movement of the rotary member in the axial direction is limited by the holder and the housing.
- rotary encoders To qualify for operational use, rotary encoders must undergo various functional tests, such as a force test, a pull-off test of the mechanical connections, or a leak test against the ingress of media. Due to the wide range of applications for rotary encoders, they are manufactured in numerous designs configured for the respective application, with particular variations in dimensions and interfaces for connecting to external components. Each such design must undergo the tests required for qualification, which in practice entails a disadvantageously high level of effort.
- the invention is based on a rotary encoder comprising at least one rotor with a rotor element mounted thereon in a rotationally fixed manner, a sensor unit designed to determine an angular position of the rotor element, and a housing, wherein the sensor unit is mounted in the housing and the rotor is rotatably mounted on the housing, wherein the rotor element is arranged in a desired position relative to the sensor unit such that a rotational movement of the rotor can be detected by means of the sensor unit.
- the rotor is designed in several parts and comprises a rotor carrier and a rotor adapter mounted thereon in a rotationally fixed manner, wherein the rotor carrier is rotatably mounted on the housing, and wherein the rotor element is mounted on the rotor carrier in a rotationally fixed manner, wherein the rotor carrier has a bushing-shaped receiving portion in which a corresponding connecting portion of the rotor adapter is received by means of a snap connection, wherein the rotor adapter has a radially projecting rotor arm, an axially projecting pin, or a bushing-shaped configuration.
- the invention is based on the idea of constructing the rotary encoder in such a modular way that the housing, the sensor unit and the rotor carrier including the rotor element form a central qualified unit that provides the sensor function and also fulfils all other requirements for operational use, and that can be configured by connecting a largely arbitrarily shaped and dimensioned
- the rotor adapter forms an individually configured rotary encoder.
- the rotor adapter represents the interface of the rotary encoder to a component, for example, of a motor vehicle, such as a wishbone in the chassis.
- the rotor adapter is attached to the rotor carrier by means of a snap connection.
- Snap connections are created by resiliently expanding at least one joining partner, i.e., by elastic deformation and springback, forming a positive connection.
- the rotor adapter has elastically bendable arms with locking lugs at the ends, which are resiliently expanded into corresponding receptacles on the rotor carrier.
- the rotor carrier has a bushing-shaped receiving portion in which a corresponding connecting portion of the rotor adapter is received.
- the receiving portion of the rotor carrier and the connecting portion of the rotor adapter each have a substantially cylindrical contour, with the receiving portion being hollow-cylindrical and forming a receiving space for the connecting portion.
- the rotor adapter has a radially projecting rotor arm, an axially projecting pin, or a bushing-like configuration. This creates different interfaces for connecting the rotor to a component, such as a motor vehicle.
- the inventive concept of a modular rotary encoder allows, in principle, any number of specific embodiments of the rotor adapter.
- the projecting rotor arm has a length in the range of 30-120 mm, and a connecting means, such as a bore for receiving a screw or bolt, is arranged at the distal end of the rotor arm.
- the rotary encoder comprises a housing seat, wherein the housing is held in place by a snap connection.
- the housing seat represents the stator-side interface of the rotary encoder for connection to a component, for example, of a motor vehicle.
- the housing seat can be of virtually any shape and dimension and can have a suitable number and arrangement of connecting elements, such as holes.
- the rotary encoder comprises, in particular, a connector socket, wherein the connector socket is received on the housing by means of a snap connection, and wherein the rotary encoder comprises electrical contact means through which an at least indirect electrical connection is formed between the sensor unit and the connector socket.
- the connector socket forms the supply and data interface for controlling and reading the sensor unit.
- the connector socket can be individually configured for each specific application of the rotary encoder.
- the sensor unit can be designed as a Hall sensor or a magnetoresistive sensor, with the rotor element made of a magnetic material.
- the measuring principle of the rotary encoder is then based on detecting a change in the magnetic flux during a rotational movement of the magnetic rotor element.
- the rotary encoder 100 comprises the rotor 1 with the rotor element 12 mounted thereon in a rotationally fixed manner, the sensor unit 2 for determining an angular position of the rotor element 12 and the housing 3, wherein the sensor unit 2 is accommodated in the housing 3 and the rotor 1 is rotatably mounted on the housing 3 about the rotor rotation axis 1w, wherein the rotor element 12 is arranged in a desired position relative to the sensor unit 2 such that a rotational movement of the rotor 1 can be detected by the sensor unit 2.
- the rotor adapter 11 comprises, for example, the radially projecting rotor arm 11b, the distal end of which has a bore for connection to an external component.
- the rotor adapter 11 is non-rotatably received on the rotor carrier 10 by means of a snap connection, wherein the rotor carrier 10 has the bush-shaped receiving section 10a in which the corresponding connecting section 11a of the rotor adapter 11 is received.
- Two elastically flexible arms with locking lugs at their ends are formed on the connecting section 11a and are resiliently spread apart inside the receiving section 10a, forming a snap connection.
- the rotary encoder 100 As a stator-side interface to a component of, for example, a motor vehicle, the rotary encoder 100 has the housing seat 4, wherein the housing 3 is received on the housing seat 4 by means of a snap connection.
- the rotary encoder 100 further comprises the plug socket 5, which is also attached to the housing 3 by means of a snap connection.
- An electrical connection is formed between the sensor unit 2 and the plug socket 5 via the electrical contact means 6 in the form of spoon contacts running in the plug socket 5.
- the electrical connection also includes the output circuit board 8, which is designed to process and output measurement signals generated by the sensor unit 2.
- the housing 3 is sealed on the plug side by means of the sealing means 51.
- Fig. 2 and Fig. 3 show a second and a third embodiment of the rotary encoder 100 according to the invention, which differ from the above-described first embodiment only in the design of the interfaces, ie, the rotor adapter 11 and the housing seat 4.
- the rotor adapter 11 in Fig. 2 the axially projecting pin 11c, and in Fig. 3
- the rotor adapter 11 is bush-shaped.
- the rotary encoder 100 has Fig. 3 a two-part housing seat 4.
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehgeber für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine, eine Landmaschine oder eine Sondermaschine.
- Drehgeber stellen Sensoren für Drehwinkel dar und dienen dazu, Dreh- oder Verschiebebewegungen zweier Komponenten relativ zueinander zu messen. Drehgeber finden vielfältige Verwendung in Kraftfahrzeugen, Bau- und Landmaschinen oder Sondermaschinen, beispielsweise zur Bestimmung einer Querlenkerstellung, einer Pedalstellung oder dem Kippwinkel eines Baggerlöffels.
- Beispielsweise offenbart die
EP 2 870 434 B1 einen Niveausensor für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse, einen an dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor und eine von dem Gehäuse zumindest teilweise umschlossene Leiterplatte, die einen Stator in Form von Leiterbahnstrukturen umfasst, wobei das Gehäuse einen außen angeformten Zylinder mit kreisringförmigem Querschnitt aufweist, wobei der Rotor eine Rotorstruktur aufweist, die an einer Außenseite des Rotors angeordnet ist und mit dem Stator korrespondiert, wobei der Rotor in dem Zylinder drehbar geführt und verrastet ist. - Die
US 2011/0234208 A1 offenbart eine berührungslos messende Positionssensoranordnung, umfassend: ein Gehäuse; einen drehbar mit dem Gehäuse gekoppelten Drehindikator; eine Hall-Effekt-Sensorvorrichtung, die so beschaffen ist, dass sie eine Änderung des Winkels eines von dem Drehindikator erzeugten Feldes erfasst; und eine flexible umspritzte Schale, die die gesamte Sensoranordnung oder einen Teil davon umschließt und so beschaffen ist, dass sie die Sensoranordnung gegen das Eindringen von Luft, Feuchtigkeit und/oder Schmutz abdichtet. - Die
US 6 124 710 A offenbart eine Vorrichtung, umfassend: ein Gehäuse, das so bemessen ist, dass es mit einem Motorgehäuse gekoppelt werden kann, wobei das Gehäuse ein Loch aufweist; ein Kupplungsmittel, das sich aus dem Inneren des Gehäuses durch das Loch hindurch erstreckt, um die Vorrichtung mit einer Motorwelle zu verbinden; ein erstes scheibenförmiges Polstück, das an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt ist, so dass ein Loch in dem ersten scheibenförmigen Polstück mit dem Loch in dem Gehäuse fluchtet; einen scheibenförmigen Magneten, der an dem Kupplungsmittel innerhalb des Gehäuses befestigt ist, wobei eine Fläche des scheibenförmigen Magneten eine wechselnde Polarität aufweist; ein zweites scheibenförmiges Polstück, das an der Kopplungseinrichtung angebracht ist und sich zwischen der Kopplungseinrichtung und dem scheibenförmigen Magneten befindet, wobei das erste und das zweite scheibenförmige Polstück einen magnetischen Pfad bilden; und eine Hall-Effekt-Vorrichtung, die an dem Gehäuse angebracht ist, wobei die Hall-Effekt-Vorrichtung zwischen dem ersten scheibenförmigen Polstück und dem scheibenförmigen Magneten angeordnet ist, wobei die Hall-Effekt-Vorrichtung die wechselnde Polarität auf der Fläche des scheibenförmigen Magneten abtastet, wenn sich die Kupplungseinrichtung dreht. - Die
offenbart eine Drehwinkelsensoreinheit, umfassend eine Drehwelle, ein Gehäuse, eine Abdeckeinheit und eine umspritzte Kappeneinheit. Die Drehwelle ist mit einem Rotationsobjekt verbunden. Das Gehäuse nimmt die Drehwelle an einer geöffneten Seite auf. Die Abdeckeinheit befindet sich in der geöffneten Seite des Gehäuses und umfasst eine erste Abdeckeinheit, die ein erstes Durchgangsloch für die Drehwelle enthält, und eine zweite Abdeckeinheit, die ein zweites Durchgangsloch aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des ersten Durchgangslochs auf einer Verlängerungslinie des ersten Durchgangslochs. Die Kappeneinheit wird in das zweite Durchgangsloch eingesetzt und ist so geformt, dass sie ein Einführungsloch aufweist, durch das die Drehwelle in der Mitte hindurchgeht.KR 2013 0080971 A - Die
DE 101 56 730 A1 offenbart eine berührungsfreie Verschiebungserfassungsvorrichtung umfassend einen an einem Drehbauteil (8, 9) befestigten Permanentmagneten, ein an einem Nichtdrehbauteil befestigtes Sensorteil, das eine Verschiebung eines mit einer Welle verbundenen erfassten Gegenstandes erfasst. Die berührungsfreie Verschiebungserfassungsvorrichtung enthält ein Gehäuse zum drehbaren Tragen des Drehbauteils und zum Begrenzen einer Bewegung des Drehbauteils in einer axialen Richtung und einen Halte für eine Berührung mit dem Drehbauteil an einer mit der Mehrzahl von Berührstellen und Begrenzen einer anderen Bewegung des Drehbauteils in der axialen Richtung. Dadurch wird die Bewegung des Drehbauteils in axialer Richtung von dem Halter und dem Gehäuse begrenzt. - Die
DE 10 2007 063 683 B4 offenbart eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Relativpositionen zweier relativ zueinander bewegbarer Teile, insbesondere zweier Kraftfahrzeugteile, mit einem Gehäuse, das fest mit dem ersten Teil verbunden ist; wenigstens einem signalgebenden Element, das mit dem zweiten Teil verbunden und relativ zum Gehäuse bewegbar in einem Lagerraum des Gehäuses gelagert ist; wenigstens einem elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweisenden signalerfassenden Element, das fest in dem Gehäuse untergebracht ist, wobei das signalerfassende Element in dem Gehäuse allseits eingegossen ist und berührungslos mit dem signalgebenden Element in Wechselwirkung steht; das signalgebende Element auf einer Welle befestigt ist, die im Gehäuse gelagert ist; Mittel vorgesehen sind, um die Welle in axialer Richtung im Lagerraum drehbar festzulegen, wobei die Mittel zur axialen Festlegung der Welle umfassen: einen federnden Sicherungsbügel, eine in der Mantelfläche der Welle eingebrachte Sicherungsnut, eine im Gehäuse angeordnete Ausnehmung, die den Sicherungsbügel aufnimmt und ihn in axialer Richtung hält, wobei der Lagerraum rotationssymmetrisch ausgebildet ist. - Zur Qualifikation für den Betriebseinsatz müssen Drehgeber diversen Funktionsprüfungen unterzogen werden, beispielsweise einer Kraftprüfung, einer Abziehprüfung der mechanischen Verbindungen, oder einer Dichtheitsprüfung gegen eindringende Medien. Aufgrund der Vielzahl an Anwendungen für Drehgeber werden diese in zahlreichen, für die jeweilige Anwendung konfigurierten Ausführungsformen hergestellt, wobei insbesondere die Abmessungen und die Schnittstellen zur Anbindung an externe Komponenten regelmäßig variieren. Jede derartige Ausführungsform muss die zur Qualifikation notwendigen Prüfungen durchlaufen, was in der Praxis einen nachteilig hohen Aufwand bedingt.
- Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Ausgestaltung eines Drehgebers für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine, eine Landmaschine oder eine Sondermaschine vorzuschlagen, wobei insbesondere eine einfache Konfigurierbarkeit konzeptuell zu berücksichtigen ist.
- Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Drehgeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Die Erfindung setzt an einem Drehgeber an, der wenigstens einen Rotor mit einem daran drehfest aufgenommenen Rotorelement, eine Sensoreinheit, die zur Bestimmung einer Winkellage des Rotorelements ausgebildet ist, und ein Gehäuse, wobei die Sensoreinheit in dem Gehäuse aufgenommen und der Rotor an dem Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei das Rotorelement in einer Solllage relativ zur Sensoreinheit angeordnet ist, derart, dass eine Drehbewegung des Rotors mittels der Sensoreinheit detektierbar ist. Erfindungsgemäß ist der Rotor mehrteilig ausgebildet und umfasst einen Rotorträger sowie einen daran drehfest aufgenommenen Rotoradapter, wobei der Rotorträger an dem Gehäuse drehbar gelagert ist, und wobei das Rotorelement drehfest an dem Rotorträger aufgenommen ist, wobei der Rotorträger einen buchsenförmigen Aufnahmeabschnitt aufweist, in welchem ein korrespondierender Verbindungsabschnitt des Rotoradapters mittels einer Schnappverbindung aufgenommen ist, wobei der Rotoradapter einen radial abragenden Rotorarm, einen axial abragenden Stift oder eine buchsenförmige Gestalt aufweist.
- Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, den Drehgeber derart modular aufzubauen, dass mit dem Gehäuse, der Sensoreinheit und dem Rotorträger samt Rotorelement eine zentrale qualifizierte Einheit gebildet ist, die die Sensorfunktion bereitstellt und auch alle sonstigen Erfordernisse für den Betriebseinsatz erfüllt, und die durch Anbinden eines weitgehend beliebig geformten und dimensionierten Rotoradapters einen individuell konfigurierten Drehgeber bildet. Der Rotoradapter stellt die Schnittstelle des Drehgebers zu einer Komponente beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dar, etwa einem Querlenker im Fahrwerk. Der Aufwand zur Qualifikation des Drehgebers, insbesondere hinsichtlich der sensorischen Funktionalität, der mechanischen Belastbarkeit und der Dichtheit, beschränkt sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen modularen Konzepts auf die Prüfung einer zentralen Einheit und muss somit nicht für jede Konfiguration des Drehgebers von Neuem vorgenommen werden.
- Erfindungsgemäß ist der Rotoradapter mittels einer Schnappverbindung an dem Rotorträger aufgenommen. Schnappverbindungen werden durch federndes Einspreizen wenigstens eines Fügepartners aufgebaut, d.h., mittels elastischer Verformung und Rückfederung unter Bildung eines Formschlusses. Beispielsweise weist der Rotoradapter elastisch biegbare Arme mit endseitigen Rastnasen auf, die in korrespondierende Aufnahmen am Rotorträger federnd eingespreizt sind.
- Der Rotorträger weist einen buchsenförmigen Aufnahmeabschnitt auf, in welchem ein korrespondierender Verbindungsabschnitt des Rotoradapters aufgenommen ist. Insbesondere weisen der Aufnahmeabschnitt des Rotorträgers und der Verbindungsabschnitt des Rotoradapters jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Kontur auf, wobei der Aufnahmeabschnitt hohlzylindrisch ausgebildet ist und einen Aufnahmeraum für den Verbindungsabschnitt bildet.
- Erfindungsgemäß weist der Rotoradapter einen radial abragenden Rotorarm, einen axial abragenden Stift oder eine buchsenförmige Gestalt auf. Dadurch sind unterschiedliche Schnittstellen zur Verbindung des Rotors mit einer Komponente etwa eines Kraftfahrzeugs gebildet, wobei das erfindungsgemäß Konzept eines modular aufgebauten Drehgebers eine prinzipiell beliebige Vielfalt an konkreten Ausführungsformen des Rotoradapters ermöglicht. Beispielsweise weist der abragende Rotorarm eine Länge im Bereich von 30 - 120 mm auf, und am distalen Ende des Rotorarms ist ein Verbindungsmittel angeordnet, etwa eine Bohrung zur Aufnahme einer Schraube oder eines Bolzens.
- In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Drehgeber einen Gehäusesitz, wobei das Gehäuse mittels einer Schnappverbindung an dem Gehäusesitz aufgenommen ist. Der Gehäusesitz stellt die statorseitige Schnittstelle des Drehgebers zur Verbindung mit einer Komponente beispielsweise eines Kraftfahrzeugs dar. Der Gehäusesitz kann in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung weitgehend beliebig geformt und dimensioniert sein sowie eine zweckmäßige Anzahl und Anordnung von Verbindungsmitteln, beispielsweise Bohrungen, aufweisen.
- Weiterhin umfasst der Drehgeber insbesondere eine Steckerbuchse, wobei die Steckerbuchse mittels einer Schnappverbindung an dem Gehäuse aufgenommen ist, und wobei der Drehgeber elektrische Kontaktmittel umfasst, durch die eine wenigstens mittelbare elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit und der Steckerbuchse gebildet ist. Die Steckerbuchse bildet die Versorgungs- und Datenschnittstelle zum Ansteuern und Auslesen der Sensoreinheit. Die Steckerbuchse kann für jede konkrete Anwendung des Drehgebers individuell konfiguriert sein.
- Betreffend das Messprinzip zur Detektion der Winkellage des Rotorelements relativ zum Stator, d.h., relativ zur Sensoreinheit, kann der erfindungsgemäße Drehgeber unterschiedliche Ausführungsformen realisieren. Insbesondere ist die Sensoreinheit als eine Anordnung von planaren Erreger- und Empfängerspulen auf einer Sensor-Leiterplatte ausgebildet, und das Rotorelement weist eine metallische Leitfähigkeit auf. Der dadurch verwirklichte induktive Winkelsensor ist aus der Druckschrift
DE 197 38 836 A1 bekannt. Darin wird ein induktiver Winkelsensor mit einem Statorelement beschrieben, welches eine mit einer periodischen Wechselspannung beaufschlagte Erregerspule sowie mehrere Empfangsspulen aufweist, und einem Rotorelement, welches die Stärke der induktiven Kopplung zwischen Erregerspule und Empfangsspulen in Abhängigkeit seiner Winkelposition relativ zum Statorelement vorgibt, und einer Auswerteschaltung zur Bestimmung der Winkelposition des Rotorelementes relativ zum Statorelement aus den in den Empfangsspulen induzierten Spannungssignalen, wobei das Rotorelement mindestens eine Kurzschlussleitung ausbildet, welche, zumindest über Teilbereiche, in Umfangsrichtung des Rotorelementes eine sich periodisch wiederholende Schleifenstruktur ausbildet. Ein solcher induktiver Winkelsensor zeichnet sich u. a. durch einen kompakten Aufbau, ein hohes erzielbares Auflösungsvermögen und eine besonders hohe Unempfindlichkeit gegenüber Fertigungs- und Einbautoleranzen aus. - Alternativ kann die Sensoreinheit als ein Hall-Sensor oder als ein magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein, wobei das Rotorelement aus einem magnetischen Werkstoff gebildet ist. Das Messprinzip des Drehgebers beruht dann auf der Detektion einer Änderung des magnetischen Flusses bei einer Drehbewegung des magnetischen Rotorelements.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Drehgeber eine Ausgabe-Leiterplatte, die zur Verarbeitung und Ausgabe von durch den Magnetfeldsensor erzeugbaren Messsignalen ausgebildet ist. Mittels der Ausgabe-Leiterkarte kann der Drehgeber für eine konkrete Anwendung dahingehend konfiguriert werden, dass die über die Datenschnittstelle transferierten Signale ein gewünschtes Format aufweisen.
- Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt in schematischer Darstellung:
- Fig. 1a:
- eine Explosionsdarstellung in isometrischer Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Drehgebers,
- Fig. 1b:
- eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 1c:
- eine Frontalansicht des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 1d:
- eine isometrische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 1e:
- eine Ansicht von oben des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 2:
- eine Explosionsdarstellung in isometrischer Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels, und
- Fig. 3:
- eine Explosionsdarstellung in isometrischer Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels.
- In
Fig. 1a - Fig. 1e - ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehgebers 100 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Der Drehgeber 100 umfasst den Rotor 1 mit dem daran drehfest aufgenommenen Rotorelement 12, die Sensoreinheit 2 zur Bestimmung einer Winkellage des Rotorelements 12 und das Gehäuse 3, wobei die Sensoreinheit 2 in dem Gehäuse 3 aufgenommen und der Rotor 1 an dem Gehäuse 3 um die Rotordrehachse 1w drehbar gelagert ist, wobei das Rotorelement 12 in einer Solllage relativ zur Sensoreinheit 2 angeordnet ist, derart, dass eine Drehbewegung des Rotors 1 mittels der Sensoreinheit 2 detektierbar ist. Erfindungsgemäß ist der Rotor 1 mehrteilig ausgebildet und umfasst den Rotorträger 10 sowie den daran drehfest aufgenommenen Rotoradapter 11, wobei der Rotorträger 10 an dem Gehäuse 3 drehbar gelagert ist, und wobei das Rotorelement 12 drehfest an dem Rotorträger 10 aufgenommen ist. - Der Rotorträger 10 ist in einer hohlzylindrischen Anformung des Gehäuses 3 aufgenommen, wobei das Rotorelement 12 stirnseitig am Rotorträger 10 drehfest aufgenommen, beispielsweise im Zuge einer Fertigung des Rotorträgers 10 im Spritzguss umspritzt ist. Das Rotorelement 12 weist eine metallische Leitfähigkeit auf. Die Sensoreinheit 2 ist als eine Anordnung einer planaren Erregerspule und planaren Empfängerspulen auf der Sensor-Leiterplatte 7 ausgebildet. Durch Anlegen einer Wechselspannung an die Erregerspule werden Wirbelströme im Rotorelement 12 induziert, und die daraus resultierende anisotrope Variation des magnetischen Erregerfeldes ist mittels der Empfängerspule detektierbar und einer Winkellage des Rotorelements 12 und damit einer Stellung des Rotors 1 zuordenbar. Das Funktionsprinzip und der prinzipielle Aufbau der Sensoreinheit 2 und des Rotorelements 12 sind in der Druckschrift
DE 197 38 836 A1 offenbart. - Der Rotorträger 10 nebst Rotorelement 12, die Sensoreinheit 2 auf der Sensor-Leiterplatte 7 und das Gehäuse 3 bilden die zentrale Einheit des erfindungsgemäßen Drehgebers 100, welche durch Kombination mit den weiteren Komponenten zu einer individuellen Ausführungsform für eine konkrete Anwendung etwa in einem Kraftfahrzeug modular zusammensetzbar ist.
- Vorliegend weist der Rotoradapter 11 beispielhaft den radial abragenden Rotorarm 11b auf, dessen distales Ende eine Bohrung für die Verbindung mit einer externen Komponente aufweist. Der Rotoradapter 11 ist mittels einer Schnappverbindung an dem Rotorträger 10 drehfest aufgenommen, wobei der Rotorträger 10 den buchsenförmigen Aufnahmeabschnitt 10a aufweist, in welchem der korrespondierende Verbindungsabschnitt 11a des Rotoradapters 11 aufgenommen ist. An dem Verbindungsabschnitt 11a sind zwei elastisch biegsame Arme mit endseitigen Rastnasen angeformt, die im Inneren des Aufnahmeabschnitts 10a unter Bildung einer Schnappverbindung federnd eingespreizt sind.
- Als statorseitige Schnittstelle zu einer Komponente etwa eines Kraftfahrzeugs weist der Drehgeber 100 den Gehäusesitz 4 auf, wobei das Gehäuse 3 mittels einer Schnappverbindung an dem Gehäusesitz 4 aufgenommen ist.
- Weiterhin umfasst der Drehgeber 100 die Steckerbuchse 5, die ebenfalls mittels einer Schnappverbindung am Gehäuse 3 aufgenommen ist. Über die in der Steckerbuchse 5 verlaufenden elektrischen Kontaktmittel 6 in Form von Löffelkontakten ist eine elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit 2 und der Steckerbuchse 5 gebildet, welche auch die Ausgabe-Leiterplatte 8 umfasst, die zur Verarbeitung und Ausgabe von durch die Sensoreinheit 2 erzeugbaren Messsignalen ausgebildet ist. Mittels des Dichtmittels 51 ist das Gehäuse 3 steckerseitig abgedichtet.
-
Fig. 2 undFig. 3 zeigen eine zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehgebers 100, welche sich von dem vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel lediglich in der Ausbildung der Schnittstellen unterscheiden, d.h., des Rotoradapters 11 und des Gehäusesitzes 4. So weist der Rotoradapter 11 inFig. 2 den axial abragenden Stift 11c auf, und inFig. 3 ist der Rotoradapter 11 buchsenförmig ausgebildet. Weiterhin weist der Drehgeber 100 in derFig. 3 einen zweiteiligen Gehäusesitz 4 auf. - Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
-
- 100
- Drehgeber
- 1
- Rotor
- 1w
- Rotordrehachse
- 10
- Rotorträger
- 10a
- Aufnahmeabschnitt
- 11
- Rotoradapter
- 11a
- Verbindungsabschnitt
- 11b
- Rotorarm
- 11c
- Stift
- 12
- Rotorelement
- 2
- Sensoreinheit
- 3
- Gehäuse
- 4
- Gehäusesitz
- 5
- Steckerbuchse
- 51
- Dichtmittel
- 6
- Kontaktmittel
- 7
- Sensor-Leiterplatte
- 8
- Ausgabe-Leiterplatte
Claims (5)
- Drehgeber (100) für ein Kraftfahrzeug, eine Baumaschine, eine Landmaschine oder eine Sondermaschine, wenigstens umfassend einen Rotor (1) mit einem daran drehfest aufgenommenen Rotorelement (12), eine Sensoreinheit (2), die zur Bestimmung einer Winkellage des Rotorelements (12) ausgebildet ist, und ein Gehäuse (3), wobei die Sensoreinheit (2) in dem Gehäuse (3) aufgenommen und der Rotor (1) an dem Gehäuse (3) drehbar gelagert ist, wobei das Rotorelement (12) in einer Solllage relativ zur Sensoreinheit (2) angeordnet ist, derart, dass eine Drehbewegung des Rotors (1) mittels der Sensoreinheit (2) detektierbar ist, wobei der Rotor (1) mehrteilig ausgebildet ist und einen Rotorträger (10) sowie einen daran drehfest aufgenommenen Rotoradapter (11) umfasst, wobei der Rotorträger (10) an dem Gehäuse (3) drehbar gelagert ist, und wobei das Rotorelement (12) drehfest an dem Rotorträger (10) aufgenommen ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (10) einen buchsenförmigen Aufnahmeabschnitt (10a) aufweist, in welchem ein korrespondierender Verbindungsabschnitt (11a) des Rotoradapters (11) mittels einer Schnappverbindung aufgenommen ist, wobei der Rotoradapter (11) einen radial abragenden Rotorarm (11b), einen axial abragenden Stift (11c) oder eine buchsenförmige Gestalt aufweist. - Drehgeber (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (100) einen Gehäusesitz (4) umfasst, wobei das Gehäuse (3) mittels einer Schnappverbindung an dem Gehäusesitz (4) aufgenommen ist.
- Drehgeber (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (100) eine Steckerbuchse (5) umfasst, wobei die Steckerbuchse (5) mittels einer Schnappverbindung an dem Gehäuse (3) aufgenommen ist, und wobei der Drehgeber (100) elektrische Kontaktmittel (6) umfasst, durch die eine wenigstens mittelbare elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit (2) und der Steckerbuchse (5) gebildet ist.
- Drehgeber (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (2) als eine Anordnung von planaren Erreger- und Empfängerspulen auf einer Sensor-Leiterplatte (7), als ein Hall-Sensor oder als ein magnetoresistiver Sensor ausgebildet ist.
- Drehgeber (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (100) eine Ausgabe-Leiterplatte (8) umfasst, die zur Verarbeitung und Ausgabe von durch die Sensoreinheit (2) erzeugbaren Messsignalen ausgebildet ist.
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